暑假作业08 光电效应 波粒二象性（巩固培优）高二物理人教版

**基本信息** 以“知识积累-题型速练-巩固提升-能力培优”为逻辑链，通过图像分析、方程应用等方法体系，系统构建光电效应与波粒二象性的物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识积累|3大知识点|4类图像分析（Ek-ν、Uc-ν等）、方程应用步骤|从黑体辐射实验规律→能量子假说→光电效应方程→波粒二象性，形成量子理论认知链| |题型速练|16题（含高考真题）|截止频率判断、最大初动能计算、图像信息提取|按“概念辨析-定量计算-图像分析”梯度设计，覆盖3大核心考点|

( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业08 光电效应 波粒二象性 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一． 黑体辐射与 能量子 （共 5 小题） 二． 光电效应 （共 7 小题） （难★★） 三． 光的波粒二象性与物质波 （共 4 小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、黑体辐射及实验规律 1．热辐射 (1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同． 2．黑体、黑体辐射的实验规律 (1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律： ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图． 3．能量子 (1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)． 二、光电效应 1．光电效应及其规律 (1)光电效应现象 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子． (2)光电效应的产生条件 入射光的频率大于或等于金属的截止频率． (3)光电效应规律 ①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应． ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大． ③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. ④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比． 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)光电效应方程 ①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. ②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能． (2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值，W0＝hνc＝h. (3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 3、光电效应的分析思路 三、光电效应中常见的四类图像 图像名称 图线形状 获取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系 ①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量h：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 ①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和电流：电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 四、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2．物质波 (1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量． ( 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一．黑体辐射与能量子（共5小题） 1．对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体不会辐射电磁波 B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波 C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律 【答案】C 【详解】AB．一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，AB错误； CD．普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，C正确，D错误。 故选C。 2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】黑体辐射的特点是：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选A。 3．(23-24高三上·浙江天域全国名校协作体·)1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 【答案】C 【详解】普朗克最先提出能量子这一概念，成功解释了黑体辐射的实验结果。在普朗克能量子假说的启发下，爱因斯坦提出了光子假说解释光电效应。玻尔利用量子理论，解释了氢原子光谱。雨后彩虹现象说明光具有波动性，没有涉及“量子化”的观点。 故选C。 4．以下哪些概念是量子化的（　　） A．物体的质量 B．物体的冲量 C．苹果的个数 D．教室的高度 【答案】C 【详解】量子化是指物理量只能一份一份的变化，ABD错误，C正确。 故选C。 5．普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　） A． B．m C． D． 【答案】B 【详解】根据可得它们的单位为： 故选B。 二．光电效应（共7小题）（难★★） 6．某金属在一束波长为的单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．单色光的频率为 B．单色光的光子能量为 C．金属的逸出功为 D．金属的极限频率为 【答案】C 【详解】A．先明确核心公式：光速与波长、频率的关系 光子能量公式 光电效应方程 极限频率满足（为金属逸出功，为极限频率） 由得单色光频率，故A错误； B．光子能量故B错误； C．根据光电效应方程变形得，故C正确； D．极限频率，故D错误。 故选C。 7．已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为、、、。用光子能量为的单色光照射这些金属的表面，不能逸出光电子的金属是（　　） A．铷 B．钾 C．钠 D．钙 【答案】D 【详解】光电效应发生的条件为：入射光子的能量大于等于金属的逸出功时，才能逸出光电子。 铷的逸出功为 ，钾的逸出功为 ，钠的逸出功为 ，均满足光电效应条件，能逸出光电子；钙的逸出功为 ，不满足光电效应条件，不能逸出光电子。 故选D。 8．关于光电效应，下列说法正确的是（    ） A．光电效应现象说明光具有粒子性 B．金属的逸出功与入射光的频率有关 C．光电子的最大初动能与入射光的强弱有关 D．某单色光照射金属不能发生光电效应，是因为照射时间短 【答案】A 【详解】A．光电效应中光子以分立能量子的形式与电子发生一对一相互作用，该现象直接证实了光具有粒子性，故A正确； B．金属的逸出功是金属的固有属性，仅由金属自身材料决定，与入射光的频率无关，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能仅和入射光频率、金属逸出功有关，与入射光强弱无关，故C错误； D．光电效应的发生条件是入射光频率不低于金属的极限频率，与照射时间无关，单色光不能发生光电效应是因为其频率低于金属极限频率，故D错误。 故选A。 9．如图所示为研究光电效应的电路图，分别用红、黄、蓝、紫四种颜色的光照射电极K，均会有光电子逸出，调节滑动变阻器滑片的位置，使电流表的示数刚好为0，并记录电压表的示数，则电压表示数最大对应的是（　　） A．紫光 B．蓝光 C．黄光 D．红光 【答案】A 【详解】根据爱因斯坦光电效应方程 和 可知，照射同一金属材料时，入射光的频率越高，遏止电压越大，故紫光对应的遏止电压最大。 故选A。 10．如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流随电压变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．通过同一装置发生双缝干涉，乙光的相邻条纹间距大 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，通过同一装置发生双缝干涉，，乙光的相邻条纹间距小，D错误。 故选C。 11．(24-25高二下·吉林长春、四平两地六县（区）重点中学·期末)太阳能电池是利用太阳光产生电能的装置，它通常由一层薄膜组成，在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这些电子可以通过导电体被收集起来，从而产生电能．现用如图甲所示的电路研究太阳能电池的工作原理，依次用太阳光中的七种颜色的光照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，其中黄光的电流与电压的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．太阳能电池的发电原理是康普顿效应 B．若要测量的大小，电源的左边为电源的正极 C．若使饱和光电流增大，必须改用频率更大的光照射 D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，则用红光照射该金属一定能够产生光电效应 【答案】B 【详解】A．在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这是利用的光电效应，故A错误； B．为遏止电压，为测量其大小，应接反向电压，让电子减速，故电源的左边为电源的正极，故B正确； C．饱和光电流的大小只与入射光的强度有关，与入射光的频率无关。若使饱和光电流增大，应增加入射光的强度，故C错误； D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，可知黄光的频率大于金属的极限频率，因为红光的频率小于黄光频率，所以用红光照射不一定能产生光电效应，故D错误。 故选B。 12．(25-26高三上·贵州新高考协作体·月考)小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，得到了三条光电流I随光电管两端电压U变化关系的曲线（如图所示）。下列说法正确的是（　　） A．甲光的频率最大 B．用乙光照射阴极时光电子的逸出功最大 C．丙光的光子能量比甲光的光子能量小 D．乙光照射时光电子的最大初动能最大 【答案】D 【详解】AD．根据光电效应方程和动能定理可得 由题图可知，乙光对应的遏止电压最大，则乙光照射时光电子的最大初动能最大，乙光的频率最大，故A错误，D正确； B．逸出功只由光电管的阴极自身决定，与入射光无关，故B错误； C．由题图可知，甲光、丙光对应的遏止电压相等，则甲光、丙光的光子能量相等，故C错误。 故选D。 三．光的波粒二象性与物质波（共4小题） 13．2024年4月，浙江大学宣布成功研发出万通道3D纳米激光直写光刻机，为光子芯片制造提供关键技术支撑。已知普朗克常量为，光速为，若该激光的波长为，频率为，则其光子的动量为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据德布罗意波长关系，光速满足，可得光子的动量为 故选D。 14．(25-26高三下·北京育才学校·)有关光的现象，下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应说明光具有波动性 B．干涉现象说明光是横波 C．偏振现象说明光具有粒子性 D．光电效应说明光子有能量 【答案】D 【详解】A．康普顿效应表明光子除具有能量外还具有动量，是光具有粒子性的证据，故A错误； B．干涉是所有波特有的共性，横波、纵波都能发生干涉，偏振现象才能说明光是横波，故B错误； C．偏振是横波特有的性质，偏振现象说明光是横波，证明光具有波动性，故C错误； D．光电效应中，光子的能量被金属表面电子吸收，使电子获得足够能量逸出金属，直接说明光子具有能量，故D正确。 故选D。 15．(24-25高二下·甘肃多校·期末)关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性 B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性 C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的 D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性 【答案】D 【详解】A．德布罗意提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性，故A错误； B．大量光子表现出波动性（如干涉、衍射），个别光子表现出粒子性（如光电效应），故B错误； C．X射线的衍射实验验证电磁波的波动性，电子的衍射实验验证物质波，两者均支持波粒二象性，但X射线实验不直接验证物质波假说，故C错误； D．爱因斯坦通过光电效应理论（光子说）解释了光的粒子性，实验现象（如截止频率）验证了该理论，故D正确。 故选D。 16．德布罗意波长，其中是运动物体的动量，是普朗克常量，数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑，之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短，而实际的障碍物（或小孔）的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】首先计算运动员的动量 根据德布罗意波长公式 代入数据得。 故选B。 1、 单选题 1．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体的重力势能 C．物体的带电荷量 D．物体的长度 【答案】C 【详解】A．人的个数只能取整数，是离散的，具有量子化特征，但属于计数而非物理量，故A错误； B．物体的重力势能可以连续变化，如高度变化时势能连续变化，故B错误； C．物体的带电荷量在微观上必须是元电荷（）的整数倍，属于量子化的物理量，故C正确； D．物体的长度在经典物理中可连续变化（如任意小数长度），故D错误。 故选C。 2．(24-25高二下·河北石家庄（藁城、新乐、晋州、无极、赵县、高邑、平山）七县·期中)普通物体辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，具有一定的分布规律，这种分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。黑体辐射实验规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．黑体辐射强度按波长的分布只跟黑体温度有关，与黑体材料无关 B．当温度降低时，各种波长的电磁波辐射强度均有所增加 C．当温度升高时，辐射强度峰值向波长较大的方向移动 D．黑体不能够完全吸收照射到它上面的所有电磁波 【答案】A 【详解】A．由黑体辐射的实验规律可知，黑体辐射强度按波长的分布只跟黑体温度有关，与黑体材料无关，故A正确； B．根据黑体辐射的实验规律可知，温度降低时，各种波长的光波辐射强度均有所减少，故B错误； C．当温度升高时，辐射强度峰值向波长较短的方向移动，故C错误； D．黑体能够完全吸收照射到它上面的所有电磁波，故D错误。 故选A。 3．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（　　） A．个 B．个 C．个 D．个 【答案】A 【详解】光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W的灯泡每秒产生光能 E=100J 设灯泡每秒发出的光子数为n，则 在以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子（能量子）数 解得 故选A。 4．在光电效应实验中，分别用频率为、的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。h为普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A．若，则一定有 B．若，则一定有 C．若，则一定有 D．若，则一定有 【答案】B 【详解】AB．根据光电效应方程 可知若，又逸出功相同，则有 又 则有 故A错误，B正确； C．根据 可知，若，则一定有，故C错误； D．逸出功为 由于金属的逸出功相同，则有 故D错误。 故选B。 5．某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电管的说法正确的是（　　） A．a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大 B．照射光电管b时产生光电子的最大初动能大 C．照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长 D．光电管a阴极所用金属的极限频率小 【答案】B 【详解】A．照射两个光电管所用的是同一种光，光子能量相同，A错误； B．根据动能定理 可知，最大初动能与遏止电压成正比，根据图像可知 所以照射光电管b时产生光电子的最大初动能大，B正确； C．发生光电效应的过程是瞬时的，C错误； D．a对应的遏止电压小，说明对应的最大初动能小，根据光电效应方程 可知光电管a阴极所用金属的极限频率大，D错误。 故选B。 6．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出（　　） A．该金属的截止频率 B．普朗克常量 C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数 【答案】A 【详解】A．根据题意，由光电效应方程有 结合图可知，当时，入射光的频率为截止频率，即该金属的截止频率为，故A正确； BC．根据题意，由光电效应方程有 结合图可知，由于图中未给纵轴截距，则不可求该金属的逸出功，也不可求图线的斜率，即普朗克常量不可求，故BC错误； D．单位时间内逸出的光电子数，与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，故D错误。 故选A。 7．(24-25·（素能提升训练）第十三章5.能量量子化-·)由中国健康发展研究中心发布的《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长λ＝660 nm。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，则该激光中每个光子的能量为（　　） A．3.0×10－19 J B．1.6×10－19 J C．1.0×10－19 J D．1.0×10－18 J 【答案】A 【详解】一个光子能量为 代入数据可得每个光子的能量 故选A。 8．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　) A．4∶5　4∶5 B．5∶4　5∶4 C．5∶4　4∶5 D．4∶5　5∶4 【答案】C 【详解】两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为4：5，根据 E=NE0 可得光子能量之比为5：4；再根据 光子能量与波长成反比，故光子波长之比为4：5，故C正确，ABD错误． 故选C。 9．用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为Uc，饱和电流为I m，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为－e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．阴极K的逸出功为h＋eUc B．阴极K的截止频率为＋ C．光电子的最大初速度为 D．阴极K单位时间内射出的光电子数为 【答案】D 【详解】AC．根据爱因斯坦光电效应方程得Ek＝h－W0 由动能定理得eUc＝Ek＝ 解得阴极K的逸出功为W0＝h－eUc 光电子的最大初速度为，故AC错误； B．逸出功与截止频率的关系为W0＝h 解得阴极K的截止频率为，故B错误； D．设阴极K单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得Im＝ne 解得，故D正确。 故选D。 10．2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 【答案】A 【详解】A．衍射是波特有的固有性质，光的衍射现象可以直接反映光的波动性，故A正确； B．黑体辐射的实验规律无法用经典波动理论解释，普朗克通过能量子假说才完成解释，体现的是辐射能量的量子化，不能反映光的波动性，故B错误； C．光电效应需用光子说解释，证明光具有一份一份的能量，反映的是光的粒子性，故C错误； D．康普顿效应证明光子除了能量外还具有动量，光子和实物粒子一样满足动量、能量守恒，反映的是光的粒子性，故D错误。 故选A。 11．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 【答案】D 【详解】A．图像（a）是一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A错误； B．图像（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B错误； C．紫外线也具有粒子性和波动性，所以用紫外线也可以观察到类似的图像，故C错误； D．因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故实验表明光是一种概率波，故D正确。 故选D。 12．关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有粒子性 B．康普顿效应说明光具有波动性 C．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长更小 D．在铁轨上运行的动车组、在跑道上跑步的运动员等宏观物体只具有粒子性，不具有波动性 【答案】A 【详解】A．光电效应现象表明光的能量是一份一份的（以光子形式存在），光子和金属中电子的相互作用满足能量守恒，说明光具有粒子性，故A正确； B．康普顿效应中光子和电子碰撞满足动量守恒、能量守恒，表明光子具有动量，证明光具有粒子性，而非波动性，故B错误； C．德布罗意波长公式为 动能和动量的关系为 联立得 动能相同时，电子质量远小于质子，因此电子的德布罗意波长更大，故C错误； D．宏观物体也具有波粒二象性，只是其动量极大，德布罗意波长极短，波动性难以被观测，并非只具有粒子性，故D错误。 故选A。 二、解答题 13．观察下列图片，回答问题： (1)如图甲，带负电的锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板后，验电器的指针夹角变小，这说明了什么？ (2)照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。图乙真空玻璃管中的阴极K受到光的照射会逸出光电子，电路中是否有电流？ (3)实验发现，光的频率减小到某一值（不同的金属不同）时，即使加很大的电压，电路中也没有电流，这说明了什么？ (4)如图乙所示，随着A、K间的电压增大，电路中的电流增大，但趋于一个饱和值，如图丙中坐标原点右侧曲线所示，这说明了什么？ (5)保持光的颜色不变（黄色），增加光的强度，电路中的饱和电流增大，如图丙所示，这说明了什么？ (6)如图丙所示，A、K间电压为0时，仍有电流。调换图乙电源的正负极，然后从零开始逐渐增大A、K间的电压，发现达到遏止电压时，电流变为0，这说明了什么？ (7)观察图丙三种光照情况下的，可以发现什么规律？这说明了光电子的能量与什么有关？ (8)当频率超过时，无论入射光怎样微弱，光照到金属时产生电流的时间不超过，这说明了什么？ 【答案】(1)见解析 (2)见解析 (3)见解析 (4)见解析 (5)见解析 (6)见解析 (7)见解析 (8)见解析 【详解】（1）带负电的锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板后，验电器的指针夹角变小，这说明了锌板带的负电荷变少了，这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出。 （2）光电子不断地从K极逸出，在电场的作用下从K极向A极运动，会形成电流。 （3）实验发现，光的频率减小到某一值（不同的金属不同）时，即使加很大的电压，电路中也没有电流，这说明了入射光的频率低于时，就没有光电子逸出，不发生光电效应，且与金属自身的性质有关。 （4）随着A、K间的电压增大，电路中的电流增大，但趋于一个饱和值，如图丙中坐标原点右侧曲线所示，这说明了在一定的光照条件下，单位时间内阴极K逸出的光电子数是一定的。 （5）保持光的颜色不变（黄色），增加光的强度，电路中的饱和电流增大，这说明了对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内K极发射的光电子数越多。 （6）调换图乙电源的正负极，然后从零开始逐渐增大A、K间的电压，发现达到遏止电压时，电流变为0，这说明了光电子具有一定的初速度，初速度的最大值应满足 （7）由图丙可知，对于同一种金属，与光的强弱无关，只与光的频率有关；这说明了光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。 （8）当频率超过时，无论入射光怎样微弱，光照到金属时产生电流的时间不超过，这说明了光电效应几乎是瞬时发生的。 1、 单选题 1．(25-26高三下·四川成都某校·模拟)现代量子力学的理论体系主要是在1925年至1927年之间建立起来的。以下关于量子力学相关的物理学史和理论阐述正确的是（　　） A．玻尔的原子能级模型可以描述大多数原子的结构 B．黑体由于不发出辐射所以看起来是黑色的 C．德布罗意的“物质波”假设认为任何运动的粒子都具有波动性，它可以通过电子的衍射实验观察到 D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电流强度与入射光的频率成正比 【答案】C 【详解】A．玻尔的原子能级模型仅适用于氢原子等单电子系统，无法描述大多数多电子原子的结构，故A错误。 B．黑体的定义是可以完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射的物体，黑体本身会向外发出热辐射，并非不发出辐射，故B错误。 C．德布罗意的“物质波”假设认为所有运动的粒子都具有波动性，电子的衍射实验验证了电子的波动性，故C正确。 D．爱因斯坦光电效应理论指出，光电流强度与入射光的强度成正比，入射光频率仅影响光电子的最大初动能，与光电流强度无关，故D错误。 故选C。 2．我国“墨子号”量子通信卫星通过发射单光子脉冲研究量子密钥分发，其发射的激光频率为，波长为，功率为P，普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．该激光光子的能量为 B．该激光光子的动量为 C．卫星单位时间内发射的光子数为 D．增加激光的强度，单光子的能量随之增大 【答案】C 【详解】A．光子能量公式为，结合光速关系也可推导为，而非，故A错误； B．光子动量满足德布罗意关系，而非，故B错误； C．功率是单位时间发射的总能量，单个光子能量为，因此单位时间发射的光子数，故C正确； D．单光子能量仅由激光频率决定，即，激光强度是单位时间发射总光子数的体现，与单个光子能量无关，故D错误。 故选C。 3．某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），控制开关，调节滑动变阻器，测得电路中光电流I与A、K之间的电压。根据数据描绘图线如图乙，则（　　） A．横轴截距的数据可由开关S断开时测得 B．纵轴截距的数据可由开关S断开时测得 C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得 D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得 【答案】B 【详解】A．横截距表示遏止电压，当S断开时，电路没有外加电压，无法测得遏止电压，故A错误； B．纵截距表示没有外加电压时的光电流，当S断开时，电路中没有外加电压，此时灵敏电流计测量的恰好是对应的光电流，故B正确； CD．Ⅱ象限，说明A极的电势低于K极的电势，而图甲中电压的接法使得A极的电势高于K极的电势，同理可知，Ⅰ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得，故CD错误。 故选B。 4．(25-26高三上·宁夏银川第二中学·)赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应。如图所示研究光电效应的电路，当绿光照射阴极K时，电流表指针发生了偏转，下列说法正确的是（　　） A．阴极K发射的光电子来自于电源的负极 B．调换电源的正负极，电流表的示数可能不为零 C．增大入射光的强度，逸出光电子的最大初动能一定增大 D．换用红光照射阴极K，如果照射时间足够长，一定能发生光电效应 【答案】B 【详解】A．阴极K发射的光电子来自于K板发生光电效应，电子从K板逸出，故A错误； B．调换电源的正负极，当所加的反向电压小于遏止电压时，电流表的示数不为零，故B正确； C．根据光电效应方程可知，增大入射光的强度，逸出光电子的最大初动能保持不变，故C错误； D．由于红光的频率小于绿光的频率，换用红光照射阴极K，如果红光的频率小于极限频率，照射时间足够长，也不能发生光电效应，故D错误。 故选B。 5．(24-25高二下·广东深圳福田区红岭中学·)如图所示是研究光电效应的实验装置。用光子能量为12.09eV的光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置，则（　　） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B．滑片P应由图示位置向b端移动过程中，光电流不断增大 C．电极K处金属的逸出功是7eV D．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，逸出功是相同的 【答案】D 【详解】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误； B．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，滑片P应由图示位置向b端移动过程中，所加正向电压逐渐增大，则光电流先增大，如果光电流达到饱和值，则之后光电流保持不变，故B错误； C．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据 可得逸出功为 故C错误； D．由于逸出功只由电极K决定，所以不同频率的光子照射电极K，逸出功是相同的，故D正确。 故选D。 6．(24-25高二下·天津南开区·期末)如图甲所示，用三种单色光分别照射同一个光电管，得到三种光照射时光电流与电压的关系如图乙所示，则（　　） A．三种光中频率最大的是a光。 B．照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大 C．用同一双缝干涉装置做实验，c光相邻亮条纹中心间距最小 D．若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应 【答案】B 【详解】AB．根据可知，三种光中b的截止电压最大，可知频率最大的是b光；照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大，选项A错误，B正确。 C．因b光频率最大，则波长最短，根据可知，用同一双缝干涉装置做实验，b光相邻亮条纹中心间距最小，选项C错误； D．因b光频率最大，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，选项D错误。 故选B。 7．爱因斯坦这样评价普朗克的贡献：“普朗克常量的发现成为20世纪所有物理学研究的基础，并从那时起几乎完全决定了物理学的发展”，美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。如图为光电效应实验中金属的遏止电压与入射光频率的关系图像，已知该图线与横轴交点的横坐标为，与纵轴交点的纵坐标绝对值为，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 可知图像的斜率为 则普朗克常量为 故选A。 2、 多选题 8．(25-26高三上·天津耀华中学·月考)研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是（　　） A．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数 B．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大 C．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零 D．光电效应反映了光具有粒子性 【答案】CD 【详解】A．能否发生光电效应取决于光的频率，与照射时间长短无关，A错误； B．增加极板间电压，会出现饱和电流，不会一直增大， B错误； C．调换电源的正负极，若反向电压达到遏止电压，则电流表示数为零，C正确； D．光电效应反映了光具有粒子性，D正确。 故选CD。 9．疫情防控工作中，体温枪被广泛使用，成为重要的防疫装备之一。某一种体温枪的工作原理是：任何物体温度高于绝对零度（－273 ℃）时都会向外发出红外线，红外线照射到体温枪的温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知真空中的光速c＝3×108 m/s，则（　　） A．波长10μm的红外线的频率为3×1016 Hz B．将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号 C．光电子的最大初动能为0.02eV D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大 【答案】CD 【详解】A．波长10μm的红外线的频率为＝ Hz＝3×1013 Hz，A错误； B．将题图甲中的电源正负极反接，当反向电压小于遏止电压时，电路中仍有光电流产生，仍会产生电信号，B错误； C．由题图乙可知，遏止电压为Uc＝2×10－2 V，根据动能定理可得光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝0.02 eV，C正确； D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，单位时间从阴极逸出的光电子数增加，则光电管转换成的光电流增大，D正确。 故选CD。 10．(24-25高二下·黑龙江牡丹江第二高级中学·月考)下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T1>T2 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子的最大初动能更大 D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 【答案】AD 【详解】A．随着温度的升高各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较小的方向偏移，则温度T1>T2，故A正确； BC．同一光电管的W0一样，根据光电效应方程和动能定理可得 可知遏止电压越大，对应的光子的频率越大，由题图可知入射光的频率关系为 图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，由于丙光的频率更大，所以丙光照射产生的光电子的最大初动能更大，故BC错误； D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后光子的能量变小，由 可知碰后散射光的波长变长，故D正确。 故选AD。 11．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（　　） A．光的频率越高，衍射现象越不容易看到 B．光的频率越高，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 【答案】ABC 【详解】A．光的频率越高，波长越短，衍射现象越不容易看到，故A正确； B．光的频率越高，粒子性越显著，故B正确 C．大量光子产生的效果往往显示波动性，故C正确； D．光的波粒二象性没有否定光的电磁说，故D错误。 故选 ABC。 3、 解答题 12．(24-25高二下·江苏泰州·期末)图为研究光电效应的实验装置，某同学用频率为的光照射光电管，发现微安表有读数。调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为。已知电子的电荷量为，普朗克常量为。求： (1)用频率为的光照射光电管时，电子的最大初动能； (2)该光电管的截止频率 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当微安表示数恰好为0时，说明具有最大初动能的光电子恰好不能到达阳极。因为光电子在电场中运动，电场力对其做负功，对其列动能定理方程有 所以电子的最大初动能为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程有 解得该光电管的逸出功为 又因为逸出功与截止频率的关系为 所以该光电管的截止频率 13．观察图片回答下列问题： (1)光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。1918~1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。康普顿效应可以用经典物理学解释吗？ (2)康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系式为。据此，请根据上面图片解释康普顿效应现象。 (3)现代物理学证实，光是由光子组成的，光子的能量ε=hν，动量。请总结光的性质。 【答案】(1)不能 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）经典物理学无法解释康普顿效应。经典电磁理论认为，光是电磁波，当光照射物质微粒时，物质微粒中的电子在电磁波的作用下做受迫振动，向四周辐射与入射光频率相同的光，不会出现波长大于入射波长的成分。所以康普顿效应不能用经典物理学解释。 （2）从图片及康普顿的光子模型来看，当X射线的光子与石墨中的电子碰撞时，光子把一部分动量转移给了电子。由可知，光子的动量p减小，则光的波长λ就会增大。所以在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分（这部分是光子与电子发生弹性碰撞，没有能量和动量损失的情况）外，还有波长大于λ0的成分。 （3）光既具有能量ε=hν 又具有动量 这表明光既具有粒子性（如康普顿效应中光子像粒子一样与电子发生碰撞并传递动量），又具有波动性（光的波长λ和频率ν是描述波动的物理量），即光具有波粒二象性。 26 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $ ( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业08 光电效应 波粒二象性 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一． 黑体辐射与 能量子 （共 5 小题） 二． 光电效应 （共 7 小题） （难★★） 三． 光的波粒二象性与物质波 （共 4 小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、黑体辐射及实验规律 1．热辐射 (1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同． 2．黑体、黑体辐射的实验规律 (1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律： ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关． ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图． 3．能量子 (1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)． 二、光电效应 1．光电效应及其规律 (1)光电效应现象 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子． (2)光电效应的产生条件 入射光的频率大于或等于金属的截止频率． (3)光电效应规律 ①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应． ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大． ③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. ④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比． 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)光电效应方程 ①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. ②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能． (2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值，W0＝hνc＝h. (3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 3、光电效应的分析思路 三、光电效应中常见的四类图像 图像名称 图线形状 获取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系 ①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量h：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 ①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和电流：电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 四、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2．物质波 (1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量． ( 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一．黑体辐射与能量子（共5小题） 1．对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体不会辐射电磁波 B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波 C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律 2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A． B． C． D． 3．(23-24高三上·浙江天域全国名校协作体·)1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 4．以下哪些概念是量子化的（　　） A．物体的质量 B．物体的冲量 C．苹果的个数 D．教室的高度 5．普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　） A． B．m C． D． 二．光电效应（共7小题）（难★★） 6．某金属在一束波长为的单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．单色光的频率为 B．单色光的光子能量为 C．金属的逸出功为 D．金属的极限频率为 7．已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为、、、。用光子能量为的单色光照射这些金属的表面，不能逸出光电子的金属是（　　） A．铷 B．钾 C．钠 D．钙 8．关于光电效应，下列说法正确的是（    ） A．光电效应现象说明光具有粒子性 B．金属的逸出功与入射光的频率有关 C．光电子的最大初动能与入射光的强弱有关 D．某单色光照射金属不能发生光电效应，是因为照射时间短 9．如图所示为研究光电效应的电路图，分别用红、黄、蓝、紫四种颜色的光照射电极K，均会有光电子逸出，调节滑动变阻器滑片的位置，使电流表的示数刚好为0，并记录电压表的示数，则电压表示数最大对应的是（　　） A．紫光 B．蓝光 C．黄光 D．红光 10．如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流随电压变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．通过同一装置发生双缝干涉，乙光的相邻条纹间距大 11．(24-25高二下·吉林长春、四平两地六县（区）重点中学·期末)太阳能电池是利用太阳光产生电能的装置，它通常由一层薄膜组成，在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这些电子可以通过导电体被收集起来，从而产生电能．现用如图甲所示的电路研究太阳能电池的工作原理，依次用太阳光中的七种颜色的光照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，其中黄光的电流与电压的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．太阳能电池的发电原理是康普顿效应 B．若要测量的大小，电源的左边为电源的正极 C．若使饱和光电流增大，必须改用频率更大的光照射 D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，则用红光照射该金属一定能够产生光电效应 12．(25-26高三上·贵州新高考协作体·月考)小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，得到了三条光电流I随光电管两端电压U变化关系的曲线（如图所示）。下列说法正确的是（　　） A．甲光的频率最大 B．用乙光照射阴极时光电子的逸出功最大 C．丙光的光子能量比甲光的光子能量小 D．乙光照射时光电子的最大初动能最大 三．光的波粒二象性与物质波（共4小题） 13．2024年4月，浙江大学宣布成功研发出万通道3D纳米激光直写光刻机，为光子芯片制造提供关键技术支撑。已知普朗克常量为，光速为，若该激光的波长为，频率为，则其光子的动量为（     ） A． B． C． D． 14．(25-26高三下·北京育才学校·)有关光的现象，下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应说明光具有波动性 B．干涉现象说明光是横波 C．偏振现象说明光具有粒子性 D．光电效应说明光子有能量 15．(24-25高二下·甘肃多校·期末)关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性 B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性 C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的 D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性 16．德布罗意波长，其中是运动物体的动量，是普朗克常量，数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑，之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短，而实际的障碍物（或小孔）的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为（　　） A． B． C． D． 1、 单选题 1．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体的重力势能 C．物体的带电荷量 D．物体的长度 2．(24-25高二下·河北石家庄（藁城、新乐、晋州、无极、赵县、高邑、平山）七县·期中)普通物体辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，具有一定的分布规律，这种分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。黑体辐射实验规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．黑体辐射强度按波长的分布只跟黑体温度有关，与黑体材料无关 B．当温度降低时，各种波长的电磁波辐射强度均有所增加 C．当温度升高时，辐射强度峰值向波长较大的方向移动 D．黑体不能够完全吸收照射到它上面的所有电磁波 3．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（　　） A．个 B．个 C．个 D．个 4．在光电效应实验中，分别用频率为、的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。h为普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A．若，则一定有 B．若，则一定有 C．若，则一定有 D．若，则一定有 5．某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电管的说法正确的是（　　） A．a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大 B．照射光电管b时产生光电子的最大初动能大 C．照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长 D．光电管a阴极所用金属的极限频率小 6．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出（　　） A．该金属的截止频率 B．普朗克常量 C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数 7．(24-25·（素能提升训练）第十三章5.能量量子化-·)由中国健康发展研究中心发布的《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长λ＝660 nm。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，则该激光中每个光子的能量为（　　） A．3.0×10－19 J B．1.6×10－19 J C．1.0×10－19 J D．1.0×10－18 J 8．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　) A．4∶5　4∶5 B．5∶4　5∶4 C．5∶4　4∶5 D．4∶5　5∶4 9．用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为Uc，饱和电流为I m，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为－e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．阴极K的逸出功为h＋eUc B．阴极K的截止频率为＋ C．光电子的最大初速度为 D．阴极K单位时间内射出的光电子数为 10．2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 11．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 12．关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有粒子性 B．康普顿效应说明光具有波动性 C．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长更小 D．在铁轨上运行的动车组、在跑道上跑步的运动员等宏观物体只具有粒子性，不具有波动性 二、解答题 13．观察下列图片，回答问题： (1)如图甲，带负电的锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板后，验电器的指针夹角变小，这说明了什么？ (2)照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。图乙真空玻璃管中的阴极K受到光的照射会逸出光电子，电路中是否有电流？ (3)实验发现，光的频率减小到某一值（不同的金属不同）时，即使加很大的电压，电路中也没有电流，这说明了什么？ (4)如图乙所示，随着A、K间的电压增大，电路中的电流增大，但趋于一个饱和值，如图丙中坐标原点右侧曲线所示，这说明了什么？ (5)保持光的颜色不变（黄色），增加光的强度，电路中的饱和电流增大，如图丙所示，这说明了什么？ (6)如图丙所示，A、K间电压为0时，仍有电流。调换图乙电源的正负极，然后从零开始逐渐增大A、K间的电压，发现达到遏止电压时，电流变为0，这说明了什么？ (7)观察图丙三种光照情况下的，可以发现什么规律？这说明了光电子的能量与什么有关？ (8)当频率超过时，无论入射光怎样微弱，光照到金属时产生电流的时间不超过，这说明了什么？ 1、 单选题 1．(25-26高三下·四川成都某校·模拟)现代量子力学的理论体系主要是在1925年至1927年之间建立起来的。以下关于量子力学相关的物理学史和理论阐述正确的是（　　） A．玻尔的原子能级模型可以描述大多数原子的结构 B．黑体由于不发出辐射所以看起来是黑色的 C．德布罗意的“物质波”假设认为任何运动的粒子都具有波动性，它可以通过电子的衍射实验观察到 D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电流强度与入射光的频率成正比 2．我国“墨子号”量子通信卫星通过发射单光子脉冲研究量子密钥分发，其发射的激光频率为，波长为，功率为P，普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．该激光光子的能量为 B．该激光光子的动量为 C．卫星单位时间内发射的光子数为 D．增加激光的强度，单光子的能量随之增大 3．某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），控制开关，调节滑动变阻器，测得电路中光电流I与A、K之间的电压。根据数据描绘图线如图乙，则（　　） A．横轴截距的数据可由开关S断开时测得 B．纵轴截距的数据可由开关S断开时测得 C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得 D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得 4．(25-26高三上·宁夏银川第二中学·)赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应。如图所示研究光电效应的电路，当绿光照射阴极K时，电流表指针发生了偏转，下列说法正确的是（　　） A．阴极K发射的光电子来自于电源的负极 B．调换电源的正负极，电流表的示数可能不为零 C．增大入射光的强度，逸出光电子的最大初动能一定增大 D．换用红光照射阴极K，如果照射时间足够长，一定能发生光电效应 5．(24-25高二下·广东深圳福田区红岭中学·)如图所示是研究光电效应的实验装置。用光子能量为12.09eV的光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置，则（　　） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B．滑片P应由图示位置向b端移动过程中，光电流不断增大 C．电极K处金属的逸出功是7eV D．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，逸出功是相同的 6．(24-25高二下·天津南开区·期末)如图甲所示，用三种单色光分别照射同一个光电管，得到三种光照射时光电流与电压的关系如图乙所示，则（　　） A．三种光中频率最大的是a光。 B．照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大 C．用同一双缝干涉装置做实验，c光相邻亮条纹中心间距最小 D．若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应 7．爱因斯坦这样评价普朗克的贡献：“普朗克常量的发现成为20世纪所有物理学研究的基础，并从那时起几乎完全决定了物理学的发展”，美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。如图为光电效应实验中金属的遏止电压与入射光频率的关系图像，已知该图线与横轴交点的横坐标为，与纵轴交点的纵坐标绝对值为，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为（　　） A． B． C． D． 2、 多选题 8．(25-26高三上·天津耀华中学·月考)研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是（　　） A．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数 B．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大 C．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零 D．光电效应反映了光具有粒子性 9．疫情防控工作中，体温枪被广泛使用，成为重要的防疫装备之一。某一种体温枪的工作原理是：任何物体温度高于绝对零度（－273 ℃）时都会向外发出红外线，红外线照射到体温枪的温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知真空中的光速c＝3×108 m/s，则（　　） A．波长10μm的红外线的频率为3×1016 Hz B．将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号 C．光电子的最大初动能为0.02eV D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大 10．(24-25高二下·黑龙江牡丹江第二高级中学·月考)下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T1>T2 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子的最大初动能更大 D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 11．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（　　） A．光的频率越高，衍射现象越不容易看到 B．光的频率越高，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 3、 解答题 12．(24-25高二下·江苏泰州·期末)图为研究光电效应的实验装置，某同学用频率为的光照射光电管，发现微安表有读数。调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为。已知电子的电荷量为，普朗克常量为。求： (1)用频率为的光照射光电管时，电子的最大初动能； (2)该光电管的截止频率 13．观察图片回答下列问题： (1)光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。1918~1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。康普顿效应可以用经典物理学解释吗？ (2)康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系式为。据此，请根据上面图片解释康普顿效应现象。 (3)现代物理学证实，光是由光子组成的，光子的能量ε=hν，动量。请总结光的性质。 26 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $